Tutorial técnico · GUEMISA
Programa de manutenção preditiva
A análise de vibração, a termografia e a análise de lubrificantes são técnicas de manutenção preditiva que permitem identificar as causas de possíveis falhas, antecipando avarias. O programa segue uma sequência lógica de três etapas:
| Aprovado | Função |
|---|---|
| Detecção | Reconhecimento do problema |
| Análise | Identificar a causa do problema |
| Correção | Encontrar o momento e a forma certos para resolver o problema. |
A detecção requer monitoramento constante dos níveis de vibração. O intervalo entre as medições depende de cada equipamento e varia de dois meses até medições contínuas, dependendo do tipo de máquina e de sua importância no processo. Os pontos de medição são localizados onde se encontram rolamentos, ventiladores, engrenagens ou conexões de eixos. Um coletor de dados com software é utilizado para armazenar os valores; os dados históricos são usados para detectar um problema quando a tendência aumenta ou muda significativamente.
Os nove passos para organizar o programa
- Identificação de plantas.
- Seleção de máquinas.
- Escolher as técnicas ideais para a verificação.
- Implementação de tecnologia preditiva.
- Definir e revisar os limites de dados e as condições aceitáveis.
- Medidas de referência.
- Compilação, registro e análise de tendências.
- Análise do estado da máquina.
- Correções de bugs.
Os limites de condição aceitáveis são estabelecidos usando dados históricos obtidos a partir de medições repetidas: o valor médio fornece o nível de vibração aceitável para cada ponto. Inicialmente, sem dados históricos, são utilizadas as instruções do fabricante e as tabelas de severidade.
magnitudes de vibração
Vibração é o movimento de vaivém de uma máquina ou de um de seus componentes, em qualquer direção no espaço, a partir de sua posição de equilíbrio. Suas causas comuns incluem desequilíbrio de elementos rotativos, desalinhamento em acoplamentos, engrenagens desgastadas ou danificadas, rolamentos deteriorados, forças aerodinâmicas ou hidráulicas e problemas elétricos.
| Magnitude | O que isso indica? | Unidade |
|---|---|---|
| Freqüência | Número de ciclos completos em um período de tempo; sua correspondência com a rotação por minuto (rpm) identifica o problema e a peça responsável. | cpm (ciclos por minuto) |
| Deslocamento | Amplitude de vibração; medida em baixas frequências. | – |
| Velocidade | O pico mais alto de toda a amplitude de movimento do elemento durante a vibração; é um indicador direto da severidade e o parâmetro que é sempre medido. | mm/s |
| Aceleração | Relacionado à força que causa a vibração; relevante em altas frequências, mesmo que a velocidade e o deslocamento sejam pequenos. | – |
| Energia de pico | Pulsos de energia vibratória de curta duração e alta frequência; é basicamente uma medida de aceleração. | g-SE |
Que grandeza medir de acordo com a frequência?
| Intervalo de frequência | magnitude medida |
|---|---|
| Abaixo de 600 centavos por milha | Deslocamento |
| De 600 a 60.000 centavos por milha | Velocidade |
| Acima de 60.000 centavos por milha | Aceleração |
A energia de pico detecta pulsos causados por defeitos superficiais em rolamentos ou engrenagens, atrito, impacto e contato metal-metal, vazamentos de vapor ou ar em alta pressão e cavitação devido à turbulência do fluido. Sem esse parâmetro, detectar engrenagens ou rolamentos defeituosos é muito difícil.
Gravidade da vibração
A severidade indica a gravidade potencial de um defeito. A amplitude expressa a gravidade do problema, mas é difícil estabelecer valores limite que detectem uma falha. Com dados históricos, o valor médio reflete o funcionamento normal, e desvios contínuos ou excessivos indicam uma possível falha. Sem dados históricos, utilizam-se gráficos de severidade.
Aquisição de dados
A análise consiste em duas etapas: aquisição e interpretação de dados. Os dados a serem coletados (deslocamento, velocidade ou aceleração) dependem da velocidade da máquina, de acordo com sua relação de frequência equivalente (rpm = cpm).
- Determine as características de projeto e operação da máquina: velocidade de rotação, tipo de rolamento e engrenagem, suporte, acoplamentos, ruído, velocidade e cargas.
- Determine a finalidade da medição: rotina, criação de um histórico e valor de referência ou coleta de dados antes e depois de um reparo.
- Selecione os parâmetros: deslocamento, velocidade, aceleração ou energia do pico; estes determinam o transdutor.
- Determine a posição e a direção das medições, geralmente em rolamentos ou em pontos onde a falha é mais provável.
- Selecione o instrumento de medição e os transdutores.
- Determine o tipo de dados necessários: valor de magnitude total, espectro de amplitude-frequência, amplitude-tempo ou energia do pico.
- Analise os dados.
As três principais direções de medição são horizontal, vertical e axial. As direções radiais (horizontal e vertical) são tomadas com o eixo do transdutor a 90° em relação ao eixo de rotação.
Condições de coleta de dados
- Sequências de medição: coletar dados precisos o mais rápido possível.
- O local de coleta de dados é sempre o mesmo, com o transdutor firmemente fixado.
- Monitorar a máquina juntamente com os operadores e a equipe de manutenção.
- Controle do ambiente externo da máquina: aparência, ruído.
- Preste atenção a tendências inesperadas e tome medidas adicionais se houver sinais de problemas.
- Mantenha apenas dados consistentes e coletados com precisão.
- Compare com máquinas semelhantes e com a mesma forma de trabalhar.
Identificação de causas por espectro
Uma máquina funcionando corretamente apresenta valores que seguem uma tendência constante ou ligeiramente ascendente. Um aumento inesperado indica um problema potencial. Normalmente, comparam-se as amplitudes de velocidade e, se estas aumentarem, também aumentam os valores de energia de impulso (g), que indicam a gravidade. A amplitude máxima geralmente ocorre onde o problema está localizado, embora a vibração possa ser transmitida para outros pontos.
| Causa | Sinal no espectro |
|---|---|
| Desequilíbrio | Pico em uma frequência que coincide com a velocidade de rotação (1 x rpm); a amplitude é proporcional ao grau de desbalanceamento e geralmente é maior na direção radial em máquinas com eixos horizontais. |
| Desalinhamento | Picos em 1, 2 ou 3 vezes a velocidade de rotação em casos graves; padrão semelhante nas três direções; com alta vibração axial (axial maior que a metade da radial) pode haver desalinhamento ou eixos empenados. |
| Desalinhamento paralelo | Vibração predominantemente na direção radial, com frequência igual ao dobro da velocidade de rotação do eixo. |
| Desalinhamento angular | Vibração na direção axial em ambos os eixos, a uma frequência de 1 x rpm |
| engrenagens | Picos em múltiplos inteiros da velocidade de rotação da engrenagem com defeito, com picos laterais muito pequenos separados por uma distância igual à velocidade de rotação; há ruído. |
| problemas elétricos | O espectro é semelhante ao do desequilíbrio, mas o problema desaparece quando a corrente é desconectada; os picos ocorrem a distâncias de quatro vezes a velocidade de rotação se houver quatro polos. |
| Rolamentos | Altas frequências não relacionadas à velocidade de rotação e amplitude aleatória; muitos picos próximos uns dos outros em altas frequências; ruído excessivo. |
Um pico em 1 x rpm não indica apenas desequilíbrio: também pode ser causado por desalinhamento, engrenagens ou polias excêntricas, um eixo torto com alta vibração axial, correias desgastadas (se coincidir com a rotação), ressonância ou problemas elétricos. Nesses casos, vibrações também estarão presentes em outras frequências.
Rolamentos e condição da máquina
Defeitos em elementos rolantes, pistas de rolamento ou gaiolas geram forças que são transmitidas à carcaça. A frequência na qual a amplitude é máxima é comparada com aquelas calculadas usando as fórmulas da Figura 18 para identificar o componente defeituoso. No caso de um rolamento defeituoso, é importante conhecer a energia do pico, o que permite antecipar a gravidade do problema. Uma falha no rolamento só é detectada na medição feita nesse rolamento específico, e não no restante da máquina.
| Estado da máquina | Deslocamento | Velocidade | Aceleração | Energia de pico |
|---|---|---|---|---|
| Em bom estado. | Normal | Normal | Normal | Normal |
| Rolamento defeituoso: operação | Normal | Normal | Normal | Alto |
| Rolamento defeituoso: operação | Normal | Normal | Alto | Alto |
| Problemas: analisar, parar | Normal | Alto | Alto | Alto |
| Problemas: analisar, parar | Alto | Alto | Alto | Alto |
Os rolamentos podem falhar devido a erros de montagem, lubrificação inadequada, defeitos internos de fabricação, corrente elétrica, desalinhamento ou por não estarem preparados para a carga que suportam.
Perguntas frequentes
Que grandeza é medida de acordo com a frequência de vibração?
Deslocamento inferior a 600 cpm, velocidade entre 600 e 60.000 cpm e aceleração superior a 60.000 cpm.
Com que frequência as vibrações das máquinas são medidas?
O intervalo depende do equipamento e varia de dois meses até medições contínuas, dependendo do tipo de máquina e de sua importância no processo.
O que é energia de pico?
É um parâmetro que mede impulsos de energia vibratória de curta duração e alta frequência. É essencialmente uma medida de aceleração, e sua unidade é g-SE.
Como se reconhece um desequilíbrio no espectro?
Por um pico em uma frequência que coincide com a velocidade de rotação (1 x rpm), com amplitude proporcional ao grau de desequilíbrio.
Como diferenciar um problema elétrico de um desequilíbrio?
O espectro de um problema elétrico pode ser semelhante ao de um desequilíbrio, mas o problema desaparece quando a energia é desligada.
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- Tipos de vibração em máquinas: causas (PDF)
- Acelerômetros Monitran MTN/1135C e MTN/1830
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